Остеопороз в симптомокомплексе заболеваний опорно-двигательной системы

Остеопороз (ОП) — хроническое мультифакторное системное прогрессирующее заболевание скелета или клинический синдром при других заболеваниях, характеризующийся снижением минеральной плотности и изменением качества костной ткани из-за нарушения микроархитектоники, приводящего к снижению прочности кости и высокому риску переломов [1, 2, 3]. В настоящее время ОП является одной из важных проблем эндокринологии, биохимии, травматологии-ортопедии. Вторичный ОП, связанный с наличием у пациентов заболеваний внутренних органов, кроветворной системы, сердечной и почечной недостаточности, с длительной иммобилизацией, с приемом некоторых лекарственных препаратов [4, 5, 6], вызывает особый интерес исследователей, как осложнение многих заболеваний [7, 8, 9, 10, 11]. Не менее важная проблема, которая связана с различными проявлениями ОП, — это снижение общей и локальной минеральной плотности кости и изменение ее качества у пациентов с заболеваниями опорно-двигательной системы (ОДС) [12, 13]. По данным литературы, локальный ОП отмечают у пациентов в различных отделах осевого и периферического скелета при многих врожденных и приобретенных заболеваниях, его наличие намного осложняет лечение и требует дополнительных обследований. Без учета исходного состояния сегмента конечности результаты лечения могут отличаться от методически запланированных и иметь различные осложнения [14–16].

Основой для данной работы послужили проведенные нами ранее исследования [13–16]. В опубликованных работах частично отражена проблема остеопороза при некоторых ортопедических заболеваниях, но в данной статье речь идет о больших группах пациентов с обобщенными показателями и выводами. Мы хотим обратить внимание ортопедов на состояние кости в той области, где предполагается провести хирургическое вмешательство с различными видами остеосинтеза или протезирование.

Цель работы — определить взаимосвязь изменения структуры кости у пациентов с патологией опорно-двигательной системы с региональным и локальным остеопорозом, учитывая клиническую значимость проблемы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования — одноцентровое проспективное.

Пациенты с патологией костей нижней конечности проходили обследование и лечение в НМИЦ ТО имени академика Г.А. Илизарова в 2015–2024 гг.

Критерии включения : взрослые пациенты с коксартрозом, гонартрозом (ОА), последствиями гематогенного остеомиелита (ПГО), хроническим посттравматическим остеомиелитом (ХПТО) в возрасте от 19 до 65 лет; дети с ПГО и ХПТО в возрасте от шести до 18 лет.

Критерии невключения : дети в возрасте до шести лет; взрослые пациенты с сопутствующими эндокринологическими заболеваниями, переломами проксимального отдела бедренной кости в группе с кок-сартрозом, с другими переломами в анамнезе во всех группах.

Из 295 пациентов с артрозом коленного ( n = 153) и тазобедренного ( n = 142) суставов 74,6 % составляли женщины, 25,4 % — мужчины. В группе пациентов с ХПТО ( n = 316) также преобладали мужчины (71,6 %). Из 81 пациента с ПГО 58 % составили лица мужского пола, 42 % — женского.

Качество костной ткани и денситометрическая плотность кости при исследовании методом мульти-спиральной компьютерной томографии (МСКТ) изучены у 692 пациентов с ОА, ХПТО, ПГО (табл. 1).

Таблица 1

Распределение пациентов с заболеваниями ОДС по характеру патологии и возрасту

Заболевание	Пациенты						Всего
	Дети				Взрослые		абс.	%
	6–13 лет	14–18 лет	Всего		абс.	%
			абс.	%
Артроз коленного и тазобедренного суставов	–	10	10	15,3	285	45,5	295	42,6
Хронический посттравматический остеомиелит	–	19	19	29,2	297	47,2	316	45,7
Последствия гематогенного остеомиелита	15	21	36	55,5	45	7,3	81	11,7
Итого	15	50	65	100	627	100	692	100

Методы исследования

Всем пациентам выполняли полипозиционную рентгенографию, МСКТ. Исследования бедренной кости, костей голени, тазобедренного и коленного суставов, стопы проводили на компьютерных томографах Toshiba Aquilion-64, GE Lihgt Speed VCT. Материал изучали на аксиальных срезах и при муль-типланарной реконструкции (MPR). Применяли проекцию максимальной интенсивности (MIP) и цветовое картирование. Измеряли на аксиальных срезах общую (с построением гистограммы) и локальную плотность (единицы Хаунсфилда, HU) различных участков кости.

Анализ и интерпретацию полученных данных осуществляли в программе Microsoft® Excel 16.16.27 (2012) с надстройкой AtteStat 12.0.5. В тех случаях, когда при оценке количественных показателей имело место нормальное распределение данных, использовали t-критерий Стьюдента. Если распределение отличалось от нормального, применяли непараметрические критерии (критерий Вилкоксона). Уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимали равным p < 0,05. В работе использовали методы визуализационного представления данных. Строили линейчатые диаграммы, диаграммы «ящик с усами», гистограммы.

Этические нормы

Работа выполнена в соответствии с этическими нормами Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных исследований с участием человека» с поправками 2013 г., «Правилами клинической практики Российской Федерации», утвержденными приказом Минздрава России от 19.06.2003 г. № 266. При поступлении в стационар все пациенты подписывали информированное добровольное согласие на обработку персональных данных с научной и образовательной целью без идентификации личности.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Характер рентгеноморфологических изменений кости у больных с различной патологией ОДС

Анатомические изменения костей у пациентов с заболеваниями ОДС были индивидуальными не только для каждой нозологической группы, но и для каждого пациента в одной группе. Изменения архитектоники различных участков кости у пациентов с различными заболеваниями ОДС были уникальны у каждого пациента с возможностью выделения отдельных групп, характеризующихся общей локализацией патологических изменений (например, при ПГО или при ОА коленного сустава), но во всех случаях изменения структуры кости отличались как характером расположения групп трабекул, величиной и формой участков снижения плотности трабекулярной кости, так и изменением толщины и зонального строения кортикальной пластинки.

Артроз тазобедренного и коленного суставов (ОА)

Изучение рентгеноморфологических изменений в проксимальном отделе бедренной кости и костях таза показало, что плотность различных участков бедренной кости у пациентов с деформирующим артрозом отличалась в зависимости как от стадии процесса, так и от локализации. У пациентов с третьей и четвертой стадией ОА плотность в проксимальном отделе бедренной кости (межвертельное пространство, среднее) была снижена до (56,7 ± 15,4) HU. В треугольнике Варда, большом вертеле плотность в ряде случаев уменьшалась до отрицательных значений шкалы Хаунсфилда, также как и в латеральном квадранте головки бедренной кости (стрелки на рис. 1).

Рис. 1. Плотность различных точек головки бедренной кости у больных ОА тазобедренного сустава в зависимости от возраста, HU (а); схема измерения плотности в пяти точках на аксиальном срезе головки бедренной кости (б); МСКТ тазобедренного сустава, MIP (проекция максимальной интенсивности) (в)

Плотность различных точек головки бедренной кости у больных ОА в зависимости от возраста представлена на рис. 1, а.

Во всех группах пациентов с ОА тазобедренного сустава отмечалось уменьшение плотности костей таза в сравнении с нормальными возрастными показателями и увеличение плотности головки бедренной кости в ее центральном сегменте.

Показатели плотности мыщелков бедренной и большеберцовой костей у пациентов с гонартрозом зависели от стадии заболевания. Плотность кости в области латерального мыщелка у пациентов со второй стадией заболевания всегда намного меньше, чем в области медиального.

При третьей и четвертой стадиях гонартроза, преимущественно у пациентов с варусной деформацией, имели место зоны разрежения большой площади в области латерального мыщелка, снижение плотности до (–0,15 HU) и увеличение плотности кости в области медиального мыщелка. В области эпифиза — 81,7 HU. МСКТ с применением режима VRT показала выраженное сужение суставной щели в области медиального отдела коленного сустава, варусную деформацию, обширные зоны разрежения, особенно в области латерального мыщелка большеберцовой кости. Более значительное уплотнение структуры кости в области внутреннего мыщелка, зарегистрировано у пациентов с выраженной варусной деформацией.

Плотность кости в области латерального и медиального мыщелков бедренной и большеберцовой костей, в зависимости от стадии заболевания, представлена на рис. 2.

Латеральный мыщелок бедренной кости, 2 стадия

Медиальный мыщелок бедренной кости, 2 стадия

Латеральный мыщелок большеберцовой кости, 2 стадия

Медиальный мыщелок большеберцовой кости, 2 стадия

Латеральный мыщелок бедренной кости, 3 стадия

Медиальный мыщелок бедренной кости, 3 стадия

Латеральный мыщелок большеберцовой кости, 3 стадия

Медиальный мыщелок большеберцовой кости, 3 стадия

Рис. 2. Плотность кости в области латерального и медиального мыщелков бедренной и большеберцовой костей в зависимости от стадии заболевания

Снижение плотности кости в субхондральной зоне мыщелков бедренной и большеберцовой костей, в сравнении с возрастными показателями, имело место у 95 % пациентов с гонартрозом. Однако у пациентов с выраженной варусной деформацией коленного сустава при второй–третьей стадии заболевания относительное уплотнение кости в субхондральной зоне было без признаков ее склеротического изменения.

Последствия гематогенного остеомиелита (ПГО)

Анализ данных исследования проксимального конца бедренной кости у пациентов с ПГО выявил участки остеосклероза небольшой площади и зоны разрежения различной формы и протяженности, изменение органотипического строения кости (выраженный ОП) в треугольнике Варда и большом вертеле. В этой же области обнаружено максимальное снижение плотности до (–21,7 ± 6,4) HU (рис. 3).

Рис. 3. Плотность проксимального отдела бедренной кости у пациентов с ПГО при дефекте головки и шейки, HU

Анатомические и рентгеноморфологические изменения в мыщелках бедренной и большеберцовой костей прогрессировали в возрастном аспекте у неоперированных пациентов. У пациентов в возрасте 11–14 лет с выраженными нарушениями функции конечности при значительной варусной деформации имело место уменьшение плотности мыщелков до 180–200 HU. В области мыщелков большеберцовой кости при MPR во фронтальной плоскости визуализировались вертикально расположенные группы трабекул, разделенные широкими промежутками, имеющими отрицательную плотность от –60 HU до –20 HU. Специфический симптом «звездчатого» склероза в зонах роста при их повреждении выявлен у 45 % пациентов. Нарушение структуры кости в области мыщелков на аксиальных срезах проявлялось в груботрабекулярном и мелкоячеистом строении с обширными зонами снижения плотности у взрослых пациентов до (67,1 ± 11,3) HU, с участками резорбции различной величины, общая плотность в которых имела отрицательное значение по шкале Хаунсфилда. На протяжении метафиза имели место участки повышенной плотности (зоны склероза) (табл. 2).

Таблица 2

Плотность различных участков дистального метаэпифиза бедренной кости и проксимального большеберцовой кости у детей и взрослых на здоровой конечности и с ПГО, HU

Зона интереса	Дети		Взрослые
	Здоровая конечность	ПГО	Здоровая конечность	ПГО
Трабекулярная кость	230,2 ± 38,4	92,4 ± 10,61	300,8 ± 6.2	67,1 ± 11,32
Кортикальная пластинка	1114,2 ± 94,7	1017,4 ± 84,9	1244,2 ± 84.8	1065,9 ± 101,33
Зона склероза	–	1301,4 ± 70,2	–	1344,4 ± 64,7

— р < 0,01 ( в группе); ² — р < 0,01 (в группе); ³ — р < 0,05 (в группе).

Таким образом, у пациентов с ПГО обнаружены выраженные нарушения архитектоники кости в области тазобедренного и коленного суставов, сопровождающиеся общим снижением плотности трабекулярной кости с характерными очагами «звездчатого» склероза в области метаэпифизарных отделов.

Хронический посттравматический остеомиелит (ХПТО)

Учитывая различную локализацию воспаления, его протяженность, длительное течение заболевания, анатомические изменения бедренной и большеберцовой костей у пациентов с ХПТО были индивидуальны. Рентгеноморфологические проявления укладывались в общие симптомы (уменьшение плотности, остеосклероз, изменение органотипического строения), однако степень изменения, характер нарушения архитектоники отличались разнообразием. Плотностные показатели кости также варьировали в больших диапазонах.

Отмечено значительное снижение плотности большеберцовой кости в области наружного (до (94,7 ± 11,6) HU) и внутреннего мыщелков (до (103,2 ± 18,5) HU) при локализации очага воспаления в проксимальной трети голени. При локализации очага воспаления в диафизе имело место нарушение четкого трехзонального строения кортикальной пластинки.

Учитывая поливариантные анатомические и рентгеноморфологические изменения кости при остеомиелите, изменения в указанных зонах отличались по степени выраженности, но затрагивали все отделы кости и характеризовались снижением плотности (в большинстве случаев ОП) при длительном течении воспалительного процесса во всех случаях (рис. 4).

Уменьшение плотности при локализации воспалительного процесса в проксимальном и дистальном отделах бедренной кости представлено на диаграмме (рис. 5).

Наружный мыщелок

Внутренний мыщелок

Кортикальная пластинка диафиза вне очага воспаления

Рис. 4. Плотность кортикальной пластинки большеберцовой кости и мыщелков при локализации очага воспаления в области проксимальной трети голени, HU

Наружный мыщелок бедренной кости при локализации воспаления в дистальном отделе

Внутренний мыщелок бедренной кости при локализации воспаления в дистальном отделе

Кортикальная пластинка вне очага воспаления

Наружный мыщелок бедренной кости при локализации воспаления в проксимальном отделе

Внутренний мыщелок бедренной кости при локализации воспаления в в проксимальном отделе

Рис. 5. Плотность кости при различной локализации воспалительного процесса в бедренной кости, HU

Результаты исследования показали, что разнообразные проявления посттравматического остеомиелита в длинных костях при длительном течении воспаления сопровождались выраженными изменениями кости не только в зоне воспаления, но и в отдаленных областях. Имело место уменьшение плотности кортикальной пластинки, нарушение ее трехзонального строения, изменение структуры метафизарных отделов. У пациентов при длительном течении воспалительного процесса в дистальном отделе большеберцовой кости уменьшение плотности отмечали и в ее проксимальном отделе. Наряду с изменением плотности, зарегистрировано и изменение архитектоники в метафизарном отделе кости, противоположном от зоны воспаления.

ОБСУЖДЕНИЕ

В рамках Роттердамского (Rotterdam) проспективного исследования (1996 г.) впервые изучена взаимосвязь между рентгенологическими проявлениями остеоартроза, минеральной плотностью в области шейки бедренной кости и ее возрастными изменениями с учетом индекса массы тела. В большой группе пациентов (1723) выявлена связь артроза тазобедренного сустава с высокой МПКТ, имеющей тенденцию к увеличению на фоне прогрессирования заболевания [17]. В ряде других работ, посвященных изучению ОА и ОП, указано, что при ОА крупных суставов имело место увеличение МПКТ по различным показателям, однако другие локализации ОА эту связь не продемонстрировали. По мнению многих авторов, развитие ОП и ОА зависит от генетических нарушений, поэтому сочетанное возникновение ОП и ОА встречается достаточно редко. Речь идет о системном ОП тогда как локальный ОП, с нарушением структуры кости имеет вполне реальную связь с возникновением ОА [18, 19, 20, 21, 22, 23].

Поэтому, следует возразить авторам приведенных выше работ относительно причины, по которой при ОА крупных суставов отмечается увеличение МПКТ по всем параметрам:

• 1.    Уже было сказано, что объективная оценка результатов денситометрии при дегенеративной патологии позвоночника невозможна из-за комплекса патологических изменений в нем, сопровождающихся увеличением плотности межпозвонковых дисков, связок, что обусловливает высокие показатели МПКТ. Это характерно для пациентов пожилого возраста, у которых есть и ОА [24, 25, 26, 27].

• 2.    При изучении ОП при ОА исследуют, как правило, МПК поясничного отдела позвоночника, которая не всегда снижена у пациентов с ОА по указанным выше факторам [19, 28].

• 3.    Необходимо учитывать гендерные и возрастные различия во взаимосвязи между структурой кости и тяжестью остеоартроза [29].

• 4.    Рентгеновское исследование суставов при ОА и классификация ОА по критериям Kellgren и Lawrence не позволяет оценить истинную картину в области сустава, поскольку состояние кости в различных отделах мыщелков, например коленного сустава при ОА, далеко не равнозначно. Относительный субхондральный склероз (с плотностью кости не более 500–700HU, тогда как о склерозе можно говорить лишь при плотности кости в 1800–2000 HU) в виде узкой зоны в субхондральной области сопровождается низкой плотностью кости в области мыщелков, особенно латерального, до отрицательных значений по шкале Хаунсфилда. Речь идет о локальном остеопорозе, занимающем значительную площадь мыщелков и межмыщелкового пространства у пациентов с ОА [21, 30].

• 5.    Для решения вопроса о том, есть ли остеопороз у пациентов с ОА, ХПТО, ПГО недостаточно проведение денситометрического исследования поясничного отдела, поскольку полученные показатели, прежде всего, не всегда адекватны истинному положению. При многих заболеваниях ОДС большее значение имеет определение локальной плотности кости в различных отделах для решения вопроса о выборе методики лечения, учитывая локальный остеопороз. Имеются убедительные данные о том, что именно остеопоротические преобразования в субхондральной кости выступают пусковым механизмом к развитию и прогрессированию суставных патологий [18, 21, 22]. Таким образом, ОА и локальные изменения в костях, образующих коленный сустав, имеют тесную связь, которая должна учитываться при диагностике и лечении пациентов с ОА [31].

Локальные остеопоротические изменения у пациентов с ПГО обусловлены многими факторами, которые связаны как с изменением структуры кости при данной патологии, так и значительным ограничением функции конечности, обусловленным ее укорочением или деформацией [13, 15].

Полученные нами сведения о чрезвычайно неоднородных визуализационных проявлениях ХПТО, даже в условиях аналогичной локализации, укладываются в представления J. Desimpel et al., которые считают, что это связано с различным патогенезом в распространении инфекции и возрастными особенностями васкуляризации кости [32]. Нарушение архитектоники кости различной степени выраженности на всем ее протяжении, а также уменьшение плотности кости выявлены при любой, даже очаговой, локализации очага воспаления [12]. Это свидетельствует о наличии как регионального, так и локального ОП у пациентов с ХПТО, что также должно учитываться в диагностическом и лечебном алгоритме.

Недостатки данного исследования . Для более обоснованного подтверждения об остеопорозе, как части симптомокомплекса заболеваний ОДС необходимы дополнительные исследования другой ортопедической патологии (приобретенные и врожденные укорочения конечности, патология позвоночника).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Локальный ОП в области проксимального и дистального концов бедренной и большеберцовой костей пациентов с ОА отмечается в большинстве случаев, за исключением медиального мыщелка большеберцовой кости у пациентов с ОА 3–4 степени и варусной деформацией коленного сустава. Изменение структуры кости в области тазобедренного и коленного суставов, сопровождающееся значительным снижением плотности трабекулярной кости с характерными очагами склероза в области метаэпифи-зарных отделов, характерно для пациентов с ПГО. Нарушение архитектоники кости на всем ее протяжении при любой локализации очага воспаления у пациентов с ХПТО, с нарушением трехзонального строения кортикальной пластинки в диафизе и уменьшением ее плотности, изменением структуры метафизов в виде очагов резорбции и ограниченных участков склероза, наличием зон с отрицательными значениями в единицах Хаунсфилда и снижением общей плотности, свидетельствует о наличии как регионального, так и локального ОП у пациентов с ХПТО.